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1、第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载 能力能力强度度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure1、轴心受力构件的心受力构件的强度和截面度和截面选择2、梁的、梁的类型和型和强度度34、按、按强度条件度条件选择梁截面梁截面5、梁的内力重分布和塑性、梁的内力重分布和塑性设计6、拉弯、拉弯、压弯构件的弯构件的应用和用和强度度计算算第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度3.1.1轴心受力构件的心受力构件的应用和用和截面形式截面形式
2、3.1 轴心受力构件的心受力构件的强度及截面度及截面选择轴心受力构件是指承受通心受力构件是指承受通过截面形截面形心心轴线的的轴向力作用的构件。包括向力作用的构件。包括轴心受拉构件（心受拉构件（轴心拉杆）和心拉杆）和轴心心受受压构件（构件（轴心心压杆）。杆）。a)+b)图图6.1.16.1.1轴轴心受心受心受心受压压构件的构件的构件的构件的应应用用用用在在钢结构中构中应用广泛，如桁架、网用广泛，如桁架、网架中的杆件，工架中的杆件，工业厂房及高厂房及高层钢结构的支撑，操作平台和其它构的支撑，操作平台和其它结构的构的支柱等。支柱等。 第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPri
3、nciplesofSteelStructure轴心受力构件的截面形式心受力构件的截面形式a）型）型钢截面；截面；b)实腹式腹式组合截面；合截面；c)格构式格构式组合截面合截面图6.1.3轴心受力构件的截面形式心受力构件的截面形式实腹腹式式截截面面格格构构式式截截面面实腹式构件比格腹式构件比格构式构件构造构式构件构造简单，制造方便，制造方便，整体受力和抗剪整体受力和抗剪性能好，但截面性能好，但截面尺寸尺寸较大大时钢材材用量用量较多；而格多；而格构式构件容易构式构件容易实现两主两主轴方向的方向的等等稳定性，定性，刚度度较大，抗扭性能大，抗扭性能较好，用料好，用料较省。省。第三章第三章 构件的截面承
4、构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度第三章构件截面承载能力强度第三章构件截面承载能力强度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度轴心受力构件的心受力构件的设计：承承载能力的极限状能力的极限状态：轴心受拉构件强度控制轴心受压构件强度和稳定控制正常使用的极限状正常使用的极限状态：通过保证构件的刚度限制其长细比第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure六
5、章六章 轴心受力构件心受力构件轴心受力构件以截面上的平均心受力构件以截面上的平均应力达到力达到钢材的屈服材的屈服强度作度作为强度度计算准算准则。（6.2.1）N轴心力心力设计值；A构件的毛截面面构件的毛截面面积；f钢材抗拉或抗材抗拉或抗压强度度设计值。3.1.2轴心受拉构件的心受拉构件的强度度1. 1. 截面无削弱截面无削弱构件以全截面平均构件以全截面平均应力达到屈服力达到屈服强度度为强度极限状度极限状态。 设计时，作用在，作用在轴心受力构件中的外力心受力构件中的外力N应满足：足：第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 Design
6、PrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件2.有孔洞等削弱有孔洞等削弱 弹性性阶段段应力分布不均匀；力分布不均匀；极限状极限状态净截面上的截面上的应力力为均匀屈服均匀屈服应力。力。 （5.2.25.2.2）图6.2.1截面削弱截面削弱处的的应力分布力分布NNNNs0 smax=3s0 fy ( (a) )弹性状性状态应力力( (b) )极限状极限状态应力力构件以构件以构件以构件以净净截面的平均截面的平均截面的平均截面的平均应应力达到屈服力达到屈服力达到屈服力达到屈服强强度度度度为强为强度极限状度极限状度极限状度极限状态态。设计时应满设计时应满足足足
7、足（6.2.2）An构件的构件的净截面面截面面积第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度应力塑性力塑性重分布重分布第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度按按正常使用极限状态的要求，的要求，轴心受力构件均心受力构件均应具有一定的具有一定的刚度，保，保证构件不会构件不会产生生过度的度的变形形轴心受力构件的心受力构件的刚度通常用度通常用长细比比(slendernessratio)来衡量，来衡量，长细比愈小，表示构比愈小，表示
8、构件件刚度愈大，反之度愈大，反之则刚度愈小度愈小式中： 拉杆按各方向计算得的最大长细比； l0 计算拉杆长细比时的计算长度； i 截面的回转半径（与l0相对应）； 容许长细比。按规范采用。 3.1.3轴心受拉构件的心受拉构件的刚度度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件
9、的截面承构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件例例题31第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度3.2梁的梁的类型和型和强度度3.2.1梁的梁的类型型按弯曲按弯曲变形状况分：形状况分：单向弯曲构件向弯曲构件构件在一个主构件在一个主轴平面内受弯平面
10、内受弯 双向弯曲构件双向弯曲构件构件在二个主构件在二个主轴平面内受弯平面内受弯按支承条件分：按支承条件分：简支梁、支梁、连续梁梁 、悬臂梁臂梁 钢梁一般都用梁一般都用简支梁，支梁，简支梁制造支梁制造简单，安装方便，且可避免支座，安装方便，且可避免支座不均匀沉陷所不均匀沉陷所产生的不利影响。生的不利影响。不不论何种支承的梁，当截面内力已知何种支承的梁，当截面内力已知时，进行截面行截面设计的原的原则和方法是相同的。和方法是相同的。第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截
11、面承构件的截面承载能力能力强度度按按传力系力系统的作用分的作用分类：荷荷载 楼板楼板（次梁）（次梁） 主梁主梁 柱柱 基基础 次梁主要承受均布荷次梁主要承受均布荷载，主梁主要承受集中荷，主梁主要承受集中荷载。第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度热轧型型钢梁梁(a)焊接接组合截面梁合截面梁(b)冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢梁梁(c)空腹式截面梁空腹式截面梁(d)组合梁合梁(e) 梁的截面形式梁的截面形式图3.1.1梁的截面形式梁的截面形式
12、第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度3.2.2梁的弯曲、剪切梁的弯曲、剪切强度度（1）梁的正梁的正应力力4 4个工作个工作阶段：段： （1 1）弹性工作性工作阶段段 最大弯矩最大弯矩 （2 2）弹塑性工作塑性工作阶段段 （3 3）塑性工作）塑性工作阶段段 最大弯矩最大弯矩 （4 4）应变硬化硬化阶段段 式中式中 钢材屈服材屈服强度；度； 梁梁净截面模量；截面模量； 梁塑性梁塑性净截面模量；截面模量； 中和中和轴以上以上净截面面截面
13、面积对中和中和轴的面的面积矩；矩； 中和中和轴以下以下净截面面截面面积对中和中和轴的面的面积矩；矩；第三章构件截面承载能力强度钢结构构设计原理原理 DesignPrinciplesofSteelStructure第六章第六章 轴心受力构件心受力构件第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度c)弹性性塑性塑性塑性塑性MyMMpaa=fyya)MMyAwfy）时，塑塑性性中中和和轴将将位位于于翼翼缘范范围内，按上述相同方法可以得到：内，按上述相同方法可以得到：第三章构件截面承载能力强度3部分部分发展塑性准展塑性准则偏安全地采用直偏安全地采用直线式相关公式：式相关公式：一部分一部分进入塑性，入塑性，另一部分截面另一部分截面还处于于弹性性阶段段采用采用弹性截面模量性截面模量Wex当构件部分塑性当构件部分塑性发展展时，近似采用直，近似采用直线关系式：关系式： 第三章第三章 构件的截面承构件的截面承载能力能力强度度第三章构件截面承载能力强度
